La energía eléctrica es un servicio fundamental para la población en todo el mundo, ya que satisface las necesidades básicas, así como las aplicaciones y servicios avanzados. El consumo de electricidad sigue creciendo rápidamente, pero la modernización de la industria de la red eléctrica está a la zaga. Las redes eléctricas deben transformarse en una industria fiable, segura, eficiente, escalable y sostenible. Una red inteligente aporta inteligencia, equilibra eficazmente la demanda y el suministro de energía, utiliza datos en tiempo real junto con aplicaciones basadas en la nube y en el borde a través de una red de comunicaciones segura. La adopción de la red LAN óptica pasiva (POL) es un factor clave para la transformación digital, ya que proporciona una red de comunicaciones fiable, segura y sostenible y cumple con estrictos parámetros de rendimiento en el ambiente riguroso de las redes eléctricas. Además, muchos operadores de red eléctrica optan por utilizar POL para apoyar los servicios de comunicación de banda ancha para uso interno y para sus clientes o en asociación con los proveedores de servicios de comunicaciones (CSP).
Los sistemas de redes eléctricas están envejeciendo y, en paralelo, se espera que suministren más energía al tiempo que utilicen fuentes de energía renovables para apoyar la creciente demanda de las industrias, los consumidores y las ciudades inteligentes. La red eléctrica es un ecosistema complicado y hacerlo más inteligente, fiable y seguro no es sencillo. La sostenibilidad es un objetivo clave, pero reducir los picos de carga al tiempo que se integran las fuentes de energía renovables es un reto.
Los operadores de redes eléctricas se esfuerzan por avanzar hacia las redes inteligentes. La red de red inteligente permite el control del flujo de electricidad y la detección y respuesta a fallos, problemas de seguridad, demandas de los usuarios y la integración de múltiples fuentes de energía. Una red de comunicaciones de red inteligente debe ser capaz de funcionar en entornos hostiles y conectar varias fuentes de datos y sensores tan diversos como el control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) y los datos de medidores inteligentes.
Los operadores de red eléctrica deben transformar sus redes de comunicaciones de extremo a extremo (E2E). La Figura 1 ilustra las características clave de una interconexión inteligente de redes eléctricas.
La transformación a una interconexión de redes eléctrica inteligente permitirá a un operador de interconexión de redes eléctricas que se convierta en un operador impulsado por datos, avanzará rumbo a la sostenibilidad a la vez que mejorara las operaciones y el rendimiento, como se destaca en la Figura 2.
La solución: FTTM con POL
POL es un tipo de red de área local (LAN) que utiliza equipos de red óptica pasiva (PON) basados en fibra para instalaciones industriales o de campus, lo que permite escenarios de fibra a máquina (FTTM). Se basa en la tecnología PON, una solución de comunicaciones ampliamente implementada, fiable y segura. POL utiliza cableado óptico pasivo y fibra monomodo. La red óptica se basa en divisores pasivos (sin alimentación), que son fundamentales dentro de una red de alimentación, ya que no hay interferencias electromagnéticas.
Como se muestra en la Figura 3, una POL se conforma de una terminal de línea óptica (OLT), que se puede basar en la sala de comunicaciones de la interconexión para redes eléctricas, y unidades de red óptica (ONUS), que se pueden colocar a lo largo de la red, en sitios de generación, transmisión y distribución. Las ONU admiten múltiples servicios y funciones, incluidos voz, datos y video. Las ONU también se puede instalar dentro de gateways con medidores inteligentes.
Una POL ofrece numerosas ventajas a los operadores de la red eléctrica.
● Confiabilidad, redundancia, seguridad y gestión.
Los POL se basan en equipos PON de cinco nueves y nivel de operador. La red de distribución óptica (ODN) subyacente puede diseñarse para proporcionar redundancia si se considera necesaria. Por ejemplo, la redundancia se puede lograr instalando OLT duales y desplegando enlaces duales, por lo que si un OLT o un enlace se cae, el tráfico se conmuta automáticamente al otro OLT o enlace. La fibra óptica es inmune a interferencias electromagnéticas, radiofrecuencia y pulsos electromagnéticos. Las redes PON se consideran altamente seguras. Son difíciles de manipular y cumplen con los requerimientos de seguridad de los organismos de defensa. Las soluciones POL incluyen herramientas de gestión de aprovisionamiento y elementos de extremo a extremo (E2E).
● Ancho de banda, facilidad de actualización del ancho de banda y operaciones.
Una de las principales ventajas de la POL basada en fibra óptica es el ancho de banda. Con POL basados en PON, se pueden admitir anchos de banda más altos y el proceso de actualización a 10G y posteriores es sencillo. Además, con POL, los departamentos de tecnología de la información (TI) pueden decidir qué terminales de red óptica (ONT) actualizar, en función de los requisitos de ancho de banda específicos. Una red POL es fácil de actualizar gracias a sus funciones de puesta en marcha sin intervención, que suelen ser compatibles con los proveedores de equipos PON. Además, es muy sencillo introducir nuevas responsabilidades en la red al tiempo que se cumplen los protocolos de seguridad.
● Ahorro en gastos de capital (CAPEX) y gastos operativos (OPEX), que abarcan energía y espacio.
Una POL utiliza menos cableado y menos racks y switches que una LAN convencional. PON es una tecnología de punto a multipunto (P2MP): Las fibras se comparten en toda la red, y así reducen los costos de capital. La red pasiva en POL ahorra energía y promueve la sostenibilidad. Una red POL también puede abarcar 20 km fácilmente o incluso 40 km, lo que es vital para las redes eléctricas.
● Expansión hacia servicios de banda ancha basados en fibra.
Una POL permite a los operadores de red eléctrica proporcionar servicios de banda ancha basados en fibra, ya sea directamente a sus clientes o a través de asociaciones con CSP. Las redes eléctricas poseen derechos de paso, que son cruciales para respaldar las implementaciones de cableado de fibra. Las redes eléctricas llegan a casi todos los hogares, ya sean urbanos, suburbanos o rurales. Por lo tanto, cada hogar, negocio u oficina gubernamental se puede conectar a la infraestructura de banda ancha.
La Figura 3 ilustra una POL y la ubicación del equipo PON a través de una red eléctrica.
Estudios de casos
CEMIG es una de las mayores compañías brasileñas de generación, transmisión y distribución de energía, con más de 700 ciudades y ocho millones de clientes. CEMIG eligió POL para permitir comunicaciones de banda ancha altamente fiables a través de su red eléctrica. Además de las ventajas que se han mencionado en la sección anterior, POL posibilita que CEMIG lleve a cabo un monitoreo remoto en tiempo real en toda su red de red eléctrica. El alto ancho de banda de PON admite imágenes de alta resolución, lo que proporciona video nítido para el análisis de activos. La supervisión remota ahorra recursos y reduce el tiempo de inactividad. Según William Dorneles Rocha, director de generación y transmisión de energía de CEMIG:
“La energía se ha convertido en un factor importante en el desarrollo económico y en la vida cotidiana de las personas. Utilizamos la transformación digital para mejorar la satisfacción del cliente y nuestros servicios. Nuestro sistema de energía estable y altamente fiable está respaldado por una red de comunicaciones ópticas de última generación”.
Energie AG Oberosterreichis (Energie AG) es una empresa austriaca de servicios múltiples. Eligió POL para habilitar servicios de voz, datos y video. Además, POL ha hecho posible que Energie AG adopte un enfoque basado en datos para los servicios de gestión de energía, agua y residuos.
Recomendaciones y pasos siguientes
POL está siendo adoptado por las redes eléctricas de todo el mundo, hace posibles las comunicaciones de banda ancha seguras y altamente fiables desde la generación y transmisión hasta la distribución y medidores inteligentes. Una red POL puede funcionar en paralelo con la alimentación, ya que admite la adquisición y el análisis de datos en tiempo real, aplicaciones basadas en la nube y cómputo de borde. POL se basa en tecnologías y soluciones PON ampliamente implementadas.
POL hace posible la modernización de las redes eléctricas, reduce el tiempo de inactividad y apoya una mejor gestión de activos, logrando así los objetivos de sostenibilidad. POL proporciona a las empresas eléctricas una red de comunicaciones de banda ancha basada en fibra fiable y sólida para uso interno. Además, se pueden ofrecer servicios de comunicaciones triples a los clientes de redes eléctricas, ya sea directamente o a través de asociaciones con CSP.
Los operadores de interconexiones para redes eléctricas deberían analizar POL (FTTM) y sus capacidades para permitir la transformación en la interconexión de redes eléctricas.
Autor: Julie Kunstler, Senior Principal Analyst, Broadband Access de Huawei
Fuente: Omdia
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